网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

细菌也能产“丝”?关键是用处还不少

0
分享至

提起自然中的“丝”,我们很容易想起蚕丝、藕丝、蜘蛛丝,它们与我们生活联系紧密。比如蚕丝,数千年前就开始利用它制作服饰;藕丝不仅存在于美味可口的食物藕内,而且在荷梗、莲蓬中也都有;蜘蛛丝则多隐藏在房前屋后小树林中,时时刻刻准备糊我们一脸。

除了这些由动物或植物产生的丝之外,其实那些微小到我们肉眼看不见的细菌也能产“丝”——细菌纤维素。

什么是细菌纤维素?

细菌纤维素主要由醋酸杆菌、农杆菌等细菌合成,本质上是它们的细胞外多糖,是它们保护自己的一种手段。

细菌纤维素电镜照片 图片来源:作者拍摄

细菌纤维素具有很多优点,比如纯度高、强度高、可塑性好、保水能力强等,因此在生物技术和材料科学上都具有很广泛的应用前景。但由于过去我们对这种材料了解极为有限,所以主要把它用来制作食品,例如大家都非常熟悉的椰果!

椰果是每一个奶茶店的常备材料,很多人非常喜欢吃这种优质天然膳食纤维 图片来源:wikipedia

随着我们对细菌纤维素的了解越来越深入,也就越发希望将它广泛应用起来。

比如它具有良好的生物相容性和可降解性,当前面对全球塑料污染的严峻环境挑战,这些特性让它可作为一种用于生产可降解塑料的材料,有助于缓解塑料污染的问题。

细菌纤维素膜降解情况 图片来源:作者拍摄

已有研究证明,改良的细菌纤维素可以用于替代传统塑料,例如利用细菌纤维素复合材料制作的可降解吸管,它的耐热性、抗张强度、弯曲强度等都明显优于目前商用疏水涂层纸吸管,且价格低廉,在解决白色污染方面有很大的潜力。

用细菌纤维素制造的吸管,相比纸吸管和塑料吸管具有很多优点。其不易在冷热水中变软,也很容易在自然条件下分解,是一种非常有前景的新材料 图片来源:参考文献[1]

此外,细菌纤维素在造纸、声学、医学等多个行业中也都有重要的用途。比如在造纸行业,由于其强度高,在制作超强纸的时候会作为重要的添加成分使用;在声学领域,由于其对声音振动传导快、内耗低,被用于制作高保真扬声器和耳机的振动膜。

在医学领域,它已经过测试并成功用作伤口敷料,特别是在烧伤病例中被广泛运用。研究表明,用细菌纤维素覆盖物治疗的烧伤比传统治疗愈合得更快,疤痕更少。

这是因为纤维素同时具备保水能力和渗透性,高保水能力保持伤口湿润的同时,高渗透性能让伤口渗出物及时排出并透气。

用作伤口敷料的细菌纤维素 图片来源:参考文献[2]

由于细菌纤维素的应用越来越广,人们对它的需求越来越强烈。传统细菌纤维素的生产主要依赖椰子汁,但受到原料来源和成本的限制,使得细菌纤维素的生产难以满足目前的需求,所以寻找低成本原料和高效低能耗的生产方式是解决问题的关键。

如何获得细菌纤维素的原料?

通过分子选育,可以筛选获得以葡萄糖为原料能够高产细菌纤维素的菌株;并通过改良它的发酵条件,能够显著地提高细菌纤维素的产量,同时降低生产成本和能耗。

筛选高产菌株(右侧具显著优势)图片来源:作者拍摄

高产菌株在烧杯中发酵 图片来源:作者拍摄

培养过程中,将木葡糖醋酸杆菌的单个菌落接种到少量培养基中振荡培养获得种子液;然后把种子液接种到富含糖类的发酵培养基中,静置培养。

看似静止,实际上菌体是在不断运动的,木葡糖醋酸杆菌分泌细菌纤维素犹如蚕吐丝一样,分泌的纳米级细菌纤维素微纤维会先像拧麻绳一样拧成单根细菌纤维素纤维,然后由无数根细菌纤维素纤维交错纵横形成细菌纤维素的三维网状结构——细菌纤维素膜。

细菌纤维素的制备 图片来源:作者制作/参考文献[3]

一般来说,培养时间越长细菌纤维素膜越厚。合成的细菌纤维素通常经过洗涤或其它后处理,除去残余的培养基和菌体,可以得到果冻状的细菌纤维素产品,将生产的细菌纤维素烘干失水后,就能成为一张形似塑料薄膜的优质材料。

成品细菌纤维素膜 图片来源:作者拍摄 注:a. 刚脱离培养液的细菌纤维素膜;b. 处理后的细菌纤维素膜干膜。

总而言之,目前细菌纤维素的生产尚不具备大规模地商业化能力,而开发成本更低、产量更大的细菌纤维素规模化生产方式还需要进一步探索。

相信随着对细菌纤维素研究程度的加深,我们除了可以在日常生活中吃到之外,在未来还可以用上细菌纤维素纸、细菌纤维素袋、细菌纤维素衣服等等。

出品:科普中国

作者:系统微生物工程研究组(中国科学院青岛生物能源与过程研究所)

监制:中国科普博览

编辑:王婷婷

参考文献:

[1] Yang HB, Liu ZX, Yin CH, et al. Edible, Ultrastrong, and Microplastic‐Free Bacterial Cellulose‐Based Straws by Biosynthesis[J]. Advanced Functional Materials, 2022, 32(15): 2111713.

[2] Sabbagh F, Muhamad II, Pa’e N, et al. Strategies in improving properties of cellulose-based hydrogels for smart applications[M]//Cellulose-Based Superabsorbent Hydrogels. Springer, Cham, 2019: 887-908.

[3] Gao MH, Li J, Bao ZX, et al. A natural in situ fabrication method of functional bacterial cellulose using a microorganism[J]. Nature communications, 2019, 10(1): 1-10.

中国科普博览是中科院科普云平台,由中科院计算机网络信息中心主办,依托中科院高端科学资源,致力于传播前沿科学知识,提供趣味科教服务。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
女子裸睡,被清洗大楼外墙工人看光,并被拍下视频!

女子裸睡,被清洗大楼外墙工人看光,并被拍下视频!

极品小牛肉
2025-08-26 12:39:36
从救世主到不耻逃兵 崔康熙让位韩鹏成定局 恐遭中超球队集体抵制

从救世主到不耻逃兵 崔康熙让位韩鹏成定局 恐遭中超球队集体抵制

零度眼看球
2025-09-14 07:26:48
火速再就业?荷媒:滕哈赫可能重回旧主执教,特温特已联系了他

火速再就业?荷媒:滕哈赫可能重回旧主执教,特温特已联系了他

直播吧
2025-09-14 08:20:11
第三方要下场,局面变成1:28?特朗普根本不讲武德

第三方要下场,局面变成1:28?特朗普根本不讲武德

史海无崖
2025-09-14 07:50:07
华为新三折叠线上连续售罄,与iPhone 17同日开售,起售价17999元

华为新三折叠线上连续售罄,与iPhone 17同日开售,起售价17999元

鲁中晨报
2025-09-13 15:54:06
有没有一种可能,她不叫杨兰兰,而是叫阳岚蓝呢?

有没有一种可能,她不叫杨兰兰,而是叫阳岚蓝呢?

麦大人
2025-09-08 16:26:20
魔鬼身材风韵犹存!希腊裔美女记者惋惜希腊恭喜土耳其晋级

魔鬼身材风韵犹存!希腊裔美女记者惋惜希腊恭喜土耳其晋级

直播吧
2025-09-13 18:49:09
《剑星》截图大赛真吸睛:冠军身材太性感 美到花眼!

《剑星》截图大赛真吸睛:冠军身材太性感 美到花眼!

游民星空
2025-09-13 21:15:15
如今再看72岁林凤娇,与71岁成龙同框老到不敢认,蔡澜果然说对了

如今再看72岁林凤娇,与71岁成龙同框老到不敢认,蔡澜果然说对了

洲洲影视娱评
2025-09-01 12:44:44
王思聪上海豪宅难寻买家,内部装修传上网,女性气息仍很重!

王思聪上海豪宅难寻买家,内部装修传上网,女性气息仍很重!

郑丁嘉话
2025-09-13 11:39:17
传斯卢茨基处境微妙,申花平泰山之战某位国脚表现有点奇怪

传斯卢茨基处境微妙,申花平泰山之战某位国脚表现有点奇怪

金风说
2025-09-14 00:59:37
炸裂!小红书上装老外欺骗媚洋女,各种大尺度照片说发就发

炸裂!小红书上装老外欺骗媚洋女,各种大尺度照片说发就发

社会酱
2025-09-11 17:33:14
克宫:俄乌谈判已“暂停”

克宫:俄乌谈判已“暂停”

参考消息
2025-09-12 22:04:02
俄白军演邀欧美数十国观摩,波兰急关边境,直呼“二战以来最接近冲突”

俄白军演邀欧美数十国观摩,波兰急关边境,直呼“二战以来最接近冲突”

上观新闻
2025-09-13 18:06:03
76年周总理病逝后,软禁于台湾的张学良说了十个字,字字精准客观

76年周总理病逝后,软禁于台湾的张学良说了十个字,字字精准客观

米果说识
2025-09-13 11:30:20
台湾演员艾悠日本下海!有东西啊!

台湾演员艾悠日本下海!有东西啊!

贵圈真乱
2025-09-08 10:32:06
原全国人大副委员长,抓捕了四人帮同党,1980年辞去所有职务

原全国人大副委员长,抓捕了四人帮同党,1980年辞去所有职务

科普100克克
2025-09-14 03:56:12
蒋万安反对“一国两制”,将率领四人再访大陆,大陆用10个字回应

蒋万安反对“一国两制”,将率领四人再访大陆,大陆用10个字回应

比利
2025-09-13 14:18:24
西贝的当务之急

西贝的当务之急

每日经济新闻
2025-09-13 14:06:01
想买全新大型SUV?三四季度还有3款新车要来,都是大块头

想买全新大型SUV?三四季度还有3款新车要来,都是大块头

优视汽车
2025-09-13 15:42:31
2025-09-14 09:08:49
中国科普博览 incentive-icons
中国科普博览
中国科学院科普云平台
4557文章数 201272关注度
往期回顾 全部

科技要闻

京东淘宝iPhone17基础版十分钟被抢空

头条要闻

西贝曾申请"速冻复热辣椒炒肉"专利被驳回 后续来了

头条要闻

西贝曾申请"速冻复热辣椒炒肉"专利被驳回 后续来了

体育要闻

27年的等待结束?挪威最快下个月进世界杯

娱乐要闻

杨幂回复祝福区别对待祝绪丹引热议

财经要闻

西贝贾国龙,“错”得离谱

汽车要闻

混动狂潮 835马力V12 阿斯顿·马丁的最后浪漫

态度原创

旅游
艺术
亲子
教育
公开课

旅游要闻

热闻|清明假期将至,热门目的地有哪些?

艺术要闻

故宫珍藏的墨迹《十七帖》,比拓本更精良,这才是地道的魏晋写法

亲子要闻

我家的皮夹克没有漏风

教育要闻

给学校教学常规9条建议

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版